giáo trình mạng

Giáo trình mạng máy tính Trang Giáo trình mạng máy tính Chương Những khái niệm mạng máy tính Với phát triển khoa học kỹ thuật, mạng máy tính phát triển cách nhanh chóng đa dạng quy mô, hệ điều hành ứng dụng Do việc nghiên cứu chúng ngày trở nên phức tạp Tuy nhiên mạng máy tính có điểm chung thông qua đánh giá phân loại chúng I Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính tập hợp máy tính nối với đường truyền theo cấu trúc thông qua máy tính trao đổi thông tin qua lại cho Đường truyền hệ thống thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây dùng để chuyển tín hiệu điện tử từ máy tính đến máy tính khác Các tín hiệu điện tử biểu thị giá trị liệu dạng xung nhị phân (on - off) Tất tín hiệu truyền máy tính thuộc dạng sóng điện từ Tuỳ theo tần số sóng điện từ dùng đường truyền vật lý khác để truyền tín hiệu Ở đường truyền kết nối dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến Các đường truyền liệu tạo nên cấu trúc mạng Hai khái niệm đường truyền cấu trúc đặc trưng mạng máy tính Hình 2.1: Một mô hình liên kết máy tính mạng Với trao đổi qua lại máy tính với máy tính khác phân biệt mạng máy tính với hệ thống thu phát chiều truyền hình, phát thông tin từ vệ tinh Trang Giáo trình mạng máy tính xuống trạm thu thụ động có thông tin chiều từ nơi phát đến nơi thu mà không quan tâm đến có nơi thu, có thu tốt hay không Đặc trưng đường truyền vật lý giải thông Giải thông đường chuyền độ đo phạm vi tần số mà đáp ứng Tốc độ truyền liệu đường truyền gọi thông lượng đường truyền - thường tính số lượng bit truyền giây (Bps) Thông lượng đo đơn vị khác Baud (lấy từ tên nhà bác học - Emile Baudot) Baud biểu thị số lượng thay đổi tín hiệu giây Ở Baud Bps đồng Ví dụ: đường dây có mức tín hiệu khác mức tín hiệu tương ứng với bit Baud tương ứng với bit Chỉ có mức tín hiệu mức tín hiệu tương ứng với bit Baud tương ứng với bit II Phân loại mạng máy tính Do mạng máy tính phát triển khắp nơi với ứng dụng ngày đa dạng việc phân loại mạng máy tính việc phức tạp Người ta chia mạng máy tính theo khoảng cách địa lý làm hai loại: Mạng diện rộng Mạng cục Mạng cục (Local Area Networks - LAN) mạng thiết lập để liên kết máy tính khu vực nhà, khu nhà Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN) mạng thiết lập để liên kết máy tính hai hay nhiều khu vực khác thành phố hay tỉnh Sự phân biệt có tính chất ước lệ, phân biệt trở nên khó xác định với việc phát triển khoa học kỹ thuật phương tiện truyền dẫn Tuy nhiên với phân biệt phương diện địa lý đưa tới việc phân biệt nhiều đặc tính khác hai loại mạng trên, việc nghiên cứu phân biệt cho ta hiểu rõ loại mạng Trang Giáo trình mạng máy tính Chương Mô hình truyền thông I Sự cần thiết phải có mô hình truyền thông Để mạng máy tính trở thành môi trường truyền liệu cần phải có yếu tố sau: Mỗi máy tính cần phải có địa phân biệt mạng Việc chuyển liệu từ máy tính đến máy tính khác mạng thực thông qua quy định thống gọi giao thức mạng Khi máy tính trao đổi liệu với trình truyền giao liệu thực hoàn chỉnh Ví dụ để thực việc truyền file máy tính với máy tính khác gắn mạng công việc sau phải thực hiện: Máy tính cần truyền cần biết địa máy nhận Máy tính cần truyền phải xác định máy tính nhận sẵn sàng nhận thông tin Chương trình gửi file máy truyền cần xác định chương trình nhận file máy nhận sẵn sàng tiếp nhận file Nếu cấu trúc file hai máy không giống máy phải làm nhiệm vụ chuyển đổi file từ dạng sang dạng Khi truyền file máy tính truyền cần thông báo cho mạng biết địa máy nhận để thông tin mạng đưa tới đích Điều cho thấy hai máy tính có phối hợp hoạt động mức độ cao Bây thay xét trình trình chung chia trình thành số công đoạn công đoạn hoạt động cách độc lập với Ở chương trình truyền nhận file máy tính chia thành ba module là: Module truyền nhận File, Module truyền thông Module tiếp cận mạng Hai module tương ứng thực việc trao đổi với đó: Module truyền nhận file cần thực tất nhiệm vụ ứng dụng truyền nhận file Ví dụ: truyền nhận thông số file, truyền nhận mẫu tin file, thực chuyển đổi file sang dạng khác cần Module truyền nhận file không cần thiết phải trực tiếp quan tâm tới việc truyền liệu mạng mà nhiệm vụ giao cho Module truyền thông Module truyền thông quan tâm tới việc máy tính hoạt động sẵn sàng trao đổi thông tin với Nó kiểm soát liệu cho liệu trao đổi cách xác an toàn hai máy tính Điều Trang Giáo trình mạng máy tính có nghĩa phải truyền file nguyên tắc đảm bảo an toàn cho liệu, nhiên có vài mức độ an toàn khác dành cho ứng dụng Ở việc trao đổi liệu hai máy tính không phụ thuộc vào chất mạng liên kết chúng Những yêu cầu liên quan đến mạng thực module thứ ba module tiếp cận mạng mạng thay đổi có module tiếp cận mạng bị ảnh hưởng Module tiếp cận mạng xây dựng liên quan đến quy cách giao tiếp với mạng phụ thuộc vào chất mạng Nó đảm bảo việc truyền liệu từ máy tính đến máy tính khác mạng Như thay xét trình truyền file với nhiều yêu cầu khác tiến trình phức tạp xét trình với nhiều tiến trình phân biệt dựa việc trao đổi Module tương ứng chương trình truyền file Cách cho phép phân tích kỹ trình file dễ dàng việc viết chương trình Việc xét module cách độc lập với cho phép giảm độ phức tạp cho việc thiết kế cài đặt Phương pháp sử dụng rộng rãi việc xây dựng mạng chương trình truyền thông gọi phương pháp phân tầng (layer) Nguyên tắc phương pháp phân tầng là: Mỗi hệ thống thành phần mạng xây dựng cấu trúc nhiều tầng có cấu trúc giống như: số lượng tầng chức tầng Các tầng nằm chồng lên nhau, liệu trao đổi trực tiếp hai tầng kề từ tầng xuống tầng ngược lại Cùng với việc xác định chức tầng phải xác định mối quan hệ hai tầng kề Dữ liệu truyền từ tầng cao hệ thống truyền đến tầng thấp sau truyền qua đường nối vật lý dạng bit tới tầng thấp hệ thống nhận, sau liệu truyền ngược lên đến tầng cao hệ thống nhận Chỉ có hai tầng thấp có liên kết vật lý với tầng thứ tư có liên kết logic với Liên kết logic tầng thực thông qua tầng phải tuân theo quy định chặt chẽ, quy định gọi giao thức tầng Trang Giáo trình mạng máy tính Hình 3.1: Mô hình phân tầng gồm N tầng II Mô hình truyền thông đơn giản tầng Nói chung truyền thông có tham gia thành phần: chương trình ứng dụng, chương trình truyền thông, máy tính mạng Các chương trình ứng dụng chương trình người sử dụng thực máy tính tham gia vào trình trao đổi thông tin hai máy tính Trên máy tính với hệ điều hành đa nhiệm (như Windows, UNIX) thường thực đồng thời nhiều ứng dụng có ứng dụng liên quan đến mạng ứng dụng khác Các máy tính nối với mạng liệu trao đổi thông qua mạng từ máy tính đến máy tính khác Việc gửi liệu thực ứng dụng với ứng dụng khác hai máy tính khác thông qua mạng thực sau: Ứng dụng gửi chuyển liệu cho chương trình truyền thông máy tính nó, chương trình truyền thông gửi chúng tới máy tính nhận Chương trình truyền thông máy nhận tiếp nhận liệu, kiểm tra trước chuyển giao cho ứng dụng chờ liệu Với mô hình truyền thông đơn giản người ta chia chương trình truyền thông thành ba tầng không phụ thuộc vào là: tầng ứng dụng, tầng chuyển vận tầng tiếp cận mạng Tầng tiếp cận mạng liên quan tới việc trao đổi liệu máy tính mạng mà nối vào Để liệu đến đích máy tính gửi cần phải chuyển địa máy tính nhận cho mạng qua mạng chuyển thông tin tới đích Ngoài máy gửi sử dụng số phục vụ khác mà mạng cung cấp gửi ưu tiên, tốc độ cao Trong tầng có nhiều phần mềm khác sử dụng phụ thuộc vào loại mạng ví dụ mạng chuyển mạch, mạng chuyển mạch gói, mạng cục Tầng truyền liệu thực trình truyền thông không liên quan tới mạng nằm tầng tiếp cận mạng Tầng truyền liệu không quan tâm tới chất ứng dụng trao đổi liệu mà quan tâm tới cho liệu trao đổi cách an toàn Tầng truyền liệu đảm bảo liệu đến đích đến theo thứ tự mà chúng xử lý Trong tầng truyền liệu người ta phải có chế nhằm đảm bảo xác rõ ràng chế không phụ thuộc vào chất ứng dụng chúng phục vụ cho tất ứng dụng Tầng ứng dụng chứa module phục vụ cho tất ứng dụng người sử dụng Với loại ứng dụng khác (như truyền file, truyền thư mục) cần module khác Trang Giáo trình mạng máy tính Hình 3.2 Mô hình truyền thông tầng Trong mạng với nhiều máy tính, máy tính hay nhiều ứng dụng thực đồng thời (Tại ta xét máy tính thời điểm chạy nhiều ứng dụng ứng dụng thực đồng thời việc truyền liệu qua mạng) Một ứng dụng cần truyền liệu qua mạng cho ứng dụng khác cần phải gọi module tầng ứng dụng chương trình truyền thông máy mình, đồng thời ứng dụng gọi module tầng ứng dụng máy Hai module ứng dụng liên kết với nhằm thực yêu cầu chương trình ứng dụng Các ứng dụng trao đổi với thông qua mạng, nhiên thời điểm máy có nhiều ứng dụng hoạt động để việc truyền thông xác ứng dụng máy cần phải có địa riêng biệt Rõ ràng cần có hai lớp địa chỉ: Mỗi máy tính mạng cần có địa mạng mình, hai máy tính mạng có địa chỉ, điều cho phép mạng truyền thông tin đến máy tính cách xác Mỗi ứng dụng máy tính cần phải có địa phân biệt máy tính Nó cho phép tầng truyền liệu giao liệu cho ứng dụng cần Địa gọi điểm tiếp cận giao dịch Điều cho thấy ứng dụng tiếp cận phục vụ tầng truyền liệu cách độc lập Các module tầng hai máy tính khác trao đổi với cách chặt chẽ theo qui tắc xác định trước gọi giao thức Một giao thức thể cách chi tiết chức cần phải thực giá trị kiểm tra lỗi, việc định dạng liệu, quy trình cần phải thực để trao đổi thông tin Trang Giáo trình mạng máy tính Hình 3.3 Ví dụ mô hình truyền thông đơn giản Chúng ta xét ví dụ (như hình vẽ trên): giả sử có ứng dụng có điểm tiếp cận giao dịch máy tính A muốn gửi thông tin cho ứng dụng khác máy tính B có điểm tiếp cận giao dịch Ứng dụng máy tính A chuyển thông tin xuống tầng truyền liệu A với yêu cầu gửi chúng cho điểm tiếp cận giao dịch máy tính B Tầng truyền liệu máy A chuyển thông tin xuống tầng tiếp cận mạng máy A với yêu cầu chuyển chúng cho máy tính B (Chú ý mạng không cần biết địa điểm tiếp cận giao dịch mà cần biết địa máy tính B) Để thực trình này, thông tin kiểm soát truyền với liệu Đầu tiên ứng dụng máy A cần gửi khối liệu chuyển khối cho tầng vận chuyển Tầng vận chuyển chia khối thành nhiều khối nhỏ phụ thuộc vào yêu cầu giao thức tầng đóng gói chúng thành gói tin (packet) Mỗi gói tin bổ sung thêm thông tin kiểm soát giao thức gọi phần đầu (Header) gói tin Thông thường phần đầu gói tin cần có: Địa điểm tiếp cận giao dịch nơi đến (Ở 3): tầng vận chuyển máy B nhận gói tin biết ứng dụng mà cần giao Số thứ tự gói tin, tầng vận chuyển chia khối liệu thành nhiều gói tin cần phải đánh số thứ tự gói tin Nếu chúng đến đích sai thứ tự tầng vận chuyển máy nhận phát chỉnh lại thứ tự Ngoài có lỗi đường truyền tầng vận chuyển máy nhận phát yêu cầu gửi lại cách xác Mã sửa lỗi: để đảm bảo liệu nhận cách xác sở liệu gói tin tầng vận chuyển tính giá trị theo công thức có sẵn gửi phần đầu gói tin Tầng vận chuyển nơi nhận Trang Giáo trình mạng máy tính thông qua giá trị xác định gói tin có bị lỗi đường truyền hay không Bước tầng vận chuyển máy A chuyển gói tin địa máy tính đích (ở B) xuống tầng tiếp cận mạng với yêu cầu chuyển chúng Để thực yêu cầu tầng tiếp cận mạng tạo gói tin trước truyền qua mạng Tại giao thức tầng tiếp cận mạng thêm thông tin điều khiển vào phần đầu gói tin mạng Hình 3.4: Mô hình thiết lập gói tin Trong phần đầu gói tin mạng bao gồm địa máy tính nhận, dựa địa mạng truyền gói tin tới đích Ngoài có thông số mức độ ưu tiên Như thông qua mô hình truyền thông đơn giản thấy phương thức hoạt động máy tính mạng, xây dựng thay đổi giao thức tầng III Các nhu cầu chuẩn hoá mạng Trong phần xem xét mô hình truyền thông đơn giản, thực tế việc phân chia tầng mô hình thực chưa đủ Trên giới có số quan định chuẩn, họ đưa hàng loạt chuẩn mạng chuẩn có tính chất khuyến nghị không bắt buộc chúng quan chuẩn quốc gia coi trọng Hai số quan chuẩn quốc tế là: ISO (The International Standards Organization) - Là tổ chức tiêu chuẩn quốc tế hoạt động bảo trợ Liên hợp Quốc với thành viên quan chuẩn quốc gia với số lượng khoảng 100 thành viên với mục đích hỗ trợ phát triển chuẩn phạm vi toàn giới Một thành tựu ISO lãnh vực truyền thông mô hình hệ thống mở (Open Systems Interconnection - gọi tắt OSI) CCITT (Commité Consultatif International pour le Telegraphe et la Téléphone) - Tổ chức tư vấn quốc tế điện tín điện thoại làm việc Trang Giáo trình mạng máy tính bảo trợ Liên Hiệp Quốc có trụ sở Geneva - Thuỵ sỹ Các thành viên chủ yếu quan bưu viễn thông quốc gia Tổ chức có vai trò phát triển khuyến nghị lĩnh vực viễn thông IV Mô hình chuẩn hoá OSI (Open Systems Interconnection) Mô hình OSI sở dành cho việc chuẩn hoá hệ thống truyền thông, nghiên cứu xây dựng ISO Việc nghiên cứu mô hình OSI bắt đầu ISO vào năm 1971 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết sản phẩm hãng sản xuất khác phối hợp hoạt động chuẩn hoá lĩnh vực viễn thông hệ thống thông tin Theo mô hình OSI chương trình truyền thông chia thành tầng với chức phân biệt cho tầng Hai tầng đồng mức liên kết với phải sử dụng giao thức chung Trong mô hình OSI có hai loại giao thức áp dụng: giao thức có liên kết (connection - oriented) giao thức không liên kết (connectionless) Giao thức có liên kết: trước truyền liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập liên kết logic gói tin trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kết logic nâng cao độ an toàn truyền liệu Giao thức không liên kết: trước truyền liệu không thiết lập liên kết logic gói tin truyền độc lập với gói tin trước sau Nhiệm vụ tầng mô hình OSI: Tầng ứng dụng (Application layer): tầng ứng dụng quy định giao diện người sử dụng môi trường OSI, cung cấp phương tiện cho người sử dụng truy cập vả sử dụng dịch vụ củ mô hình OSI Tầng trình bày (Presentation layer): tầng trình bày chuyển đổi thông tin từ cú pháp người sử dụng sang cú pháp để truyền liệu, nén liệu truyền mã hoá chúng trước truyền để bảo mật Tầng giao dịch (Session layer): tầng giao dịch quy định giao diện ứng dụng cho tầng vận chuyển sử dụng Nó xác lập ánh xa tên đặt địa chỉ, tạo tiếp xúc ban đầu máy tính khác sở giao dịch truyền thông Nó đặt tên quán cho thành phần muốn đối thoại riêng với Tầng vận chuyển (Transport layer): tầng vận chuyển xác định địa mạng, cách thức chuyển giao gói tin sở trực tiếp hai đầu mút (endto-end) Để bảo đảm việc truyền ổn định mạng tầng vận chuyển thường đánh số gói tin đảm bảo chúng chuyển theo thứ tự Trang 10 Giáo trình mạng máy tính Mạng lớp C: địa mạng (netid) Byte địa host (hostid) byte Lớp A cho phép định danh tới 126 mạng, với tối đa 16 triệu host mạng Lớp dùng cho mạng có số trạm cực lớn Lớp B cho phép định danh tới 16384 mạng, với tối đa 65534 host mạng Lớp C cho phép định danh tới triệu mạng, với tối đa 254 host mạng Lớp dùng cho mạng có trạm Hình 7.1: Cấu trúc lớp địa IP Một số địa có tính chất đặc biệt: Một địa có hostid = dùng để hướng tới mạng định danh vùng netid Ngược lại, địa có vùng hostid gồm toàn số dùng để hướng tới tất host nối vào mạng netid, vùng netid gồm toàn số hướng tới tất host liên mạng Hình 7.2: Ví dụ cấu trúc lớp địa IP Cần lưu ý địa IP dùng để định danh host mạng tầng mạng mô hình OSI, chúng địa vật lý (hay địa MAC) trạm mạng cục (Ethernet, Token Ring.) Trong nhiều trường hợp, mạng chia thành nhiều mạng (subnet), lúc đưa thêm vùng subnetid để định danh mạng Vùng subnetid lấy từ vùng hostid, cụ thể lớp A, B, C ví dụ sau: Trang 39 Giáo trình mạng máy tính Hình 7.3: Ví dụ địa bổ sung vùng subnetid Đơn vị liệu dùng IP gọi gói tin (datagram), có khuôn dạng Hình 7.4: Dạng thức gói tin IP Ý nghĩa thông số sau: VER (4 bits): version hành giao thức IP cài đặt, Việc có số version cho phép có trao đổi hệ thống sử dụng version cũ hệ thống sử dụng version IHL (4 bits): độ dài phần đầu (Internet header Length) gói tin datagram, tính theo đơn vị từ ( 32 bits) Trường bắt buột phải có phần đầu IP có độ dài thay đổi tùy ý Độ dài tối thiểu từ (20 bytes), độ dài tối đa 15 từ 60 bytes Type of service (8 bits): đặc tả tham số dịch vụ nhằm thông báo cho mạng biết dịch vụ mà gói tin muốn sử dụng, chẳng hạn ưu tiên, thời hạn chậm trễ, suất truyền độ tin cậy Hình sau cho biết ý nghĩ trường bits Precedence (3 bit): thị quyền ưu tiên gửi datagram, có giá trị từ (gói tin bình thường) đến (gói tin kiểm soát mạng) D (Delay) (1 bit): độ trễ yêu cầu D = gói tin có độ trễ bình thường D = gói tin độ trễ thấp T (Throughput) (1 bit): độ thông lượng yêu cầu sử dụng để truyền gói tin với lựa chọn truyền đường thông suất thấp hay đường thông suất cao Trang 40 Giáo trình mạng máy tính T = thông lượng bình thường T = thông lượng cao R (Reliability) (1 bit): độ tin cậy yêu cầu R = độ tin cậy bình thường R = độ tin cậy cao Total Length (16 bits): độ dài toàn gói tin, kể phần đầu tính theo đơn vị byte với chiều dài tối đa 65535 bytes Hiện giới hạn lớn tương lai với mạng Gigabit gói tin có kích thước lớn cần thiết Identification (16 bits): với tham số khác (như Source Address Destination Address) tham số dùng để định danh cho datagram khoảng thời gian liên mạng Flags (3 bits): liên quan đến phân đoạn (fragment) datagram, Các gói tin đường bị phân thành nhiều gói tin nhỏ, trường hợp bị phân đoạn trường Flags dùng điều khiển phân đoạn tái lắp ghép bó liệu Tùy theo giá trị Flags có ý nghĩa gói tin không phân đoạn, phân đoạn gói tin phân đoạn cuối Trường Fragment Offset cho biết vị trí liệu thuộc phân đoạn tương ứng với đoạn bắt đầu gói liệu gốc Ý nghĩa cụ thể trường Flags là: bit 0: reserved - chưa sử dụng, lấy giá trị bit 1: (DF) = (May Fragment) = (Don't Fragment) bit 2: (MF) = (Last Fragment) = (More Fragments) Fragment Offset (13 bits): vị trí đoạn (fragment) datagram tính theo đơn vị bytes, có nghĩa phần liệu gói tin (trừ gói tin cuối cùng) phải chứa vùng liệu có độ dài bội số bytes Điều có ý nghĩa phải nhân giá trị Fragment offset với để tính độ lệch byte Time to Live (8 bits): qui định thời gian tồn (tính giây) gói tin mạng để tránh tình trạng gói tin bị quẩn mạng Thời gian cho trạm gửi giảm (thường qui ước đơn vị) datagram qua router liên mạng Thời lượng giảm xuống router với mục đích giới hạn thời gian tồn gói tin kết thúc lần lặp lại vô hạn mạng Sau số điều cần lưu ý trường Time To Live: Nút trung gian mạng không gởi gói tin mà trường có giá trị= Trang 41 Giáo trình mạng máy tính Một giao thức ấn định Time To Live để thực tìm tài nguyên mạng phạm vi mở rộng Một giá trị cố định tối thiểu phải đủ lớn cho mạng hoạt động tốt Protocol (8 bits): giao thức tầng nhận vùng liệu trạm đích (hiện thường TCP UDP cài đặt IP) Ví dụ: TCP có giá trị trường Protocol 6, UDP có giá trị trường Protocol 17 Header Checksum (16 bits): Mã kiểm soát lỗi header gói tin IP Source Address (32 bits): Địa máy nguồn Destination Address (32 bits): địa máy đích Options (độ dài thay đổi): khai báo lựa chọn người gửi yêu cầu (tuỳ theo chương trình) Padding (độ dài thay đổi): Vùng đệm, dùng để đảm bảo cho phần header kết thúc mốc 32 bits Data (độ dài thay đổi): Trên mạng cục vậy, hai trạm liên lạc với chúng biết địa vật lý Như vấn đề đặt phải thực ánh xạ địa IP (32 bits) địa vật lý (48 bits) trạm Các giao thức mạng IP Để mạng với giao thức IP hoạt động tốt người ta cần số giao thức bổ sung, giao thức phận giao thức IP giao thức IP dùng đến chúng cần Giao thức ARP (Address Resolution Protocol): Ở cần lưu ý địa IP dùng để định danh host mạng tầng mạng mô hình OSI, chúng địa vật lý (hay địa MAC) trạm mạng cục (Ethernet, Token Ring.) Trên mạng cục hai trạm liên lạc với chúng biết địa vật lý Như vấn đề đặt phải tìm ánh xạ địa IP (32 bits) địa vật lý trạm Giao thức ARP xây dựng để tìm địa vật lý từ địa IP cần thiết Giao thức RARP (Reverse Address Resolution Protocol): Là giao thức ngược với giao thức ARP Giao thức RARP dùng để tìm địa IP từ địa vật lý Giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol): Giao thức thực truyền thông báo điều khiển (báo cáo tình trạng lỗi mạng.) gateway nút liên mạng Tình trạng lỗi là: gói tin IP tới đích nó, router không đủ nhớ đệm để lưu chuyển gói tin IP, Một thông báo ICMP tạo chuyển cho IP IP "bọc" (encapsulate) thông báo với IP header truyền đến cho router trạm đích Các bước hoạt động giao thức IP Trang 42 Giáo trình mạng máy tính Khi giao thức IP khởi động trở thành thực thể tồn máy tính bắt đầu thực chức mình, lúc thực thể IP cấu thành tầng mạng, nhận yêu cầu từ tầng gửi yêu cầu xuống tầng Đối với thực thể IP máy nguồn, nhận yêu cầu gửi từ tầng trên, thực bước sau đây: Tạo IP datagram dựa tham số nhận Tính checksum ghép vào header gói tin Ra định chọn đường: trạm đích nằm mạng gateway chọn cho chặng Chuyển gói tin xuống tầng để truyền qua mạng Đối với router, nhận gói tin qua, thực động tác sau: 1) Tính chesksum, sai loại bỏ gói tin 2) Giảm giá trị tham số Time - to Live thời gian hết loại bỏ gói tin 3) Ra định chọn đường 4) Phân đoạn gói tin, cần 5) Kiến tạo lại IP header, bao gồm giá trị vùng Time - to -Live, Fragmentation Checksum 6) Chuyển datagram xuống tầng để chuyển qua mạng Cuối datagram nhận thực thể IP trạm đích, thực công việc sau: 1) Tính checksum Nếu sai loại bỏ gói tin 2) Tập hợp đoạn gói tin (nếu có phân đoạn) 3) Chuyển liệu tham số điều khiển lên tầng II Giao thức điều khiển truyền liệu TCP TCP giao thức "có liên kết" (connection - oriented), nghĩa cần phải thiết lập liên kết hai thực thể TCP trước chúng trao đổi liệu với Một tiến trình ứng dụng máy tính truy nhập vào dịch vụ giao thức TCP thông qua cổng (port) TCP Số hiệu cổng TCP thể bytes Trang 43 Giáo trình mạng máy tính Hình 7.5: Cổng truy nhập dịch vụ TCP Một cổng TCP kết hợp với địa IP tạo thành đầu nối TCP/IP (socket) liên mạng Dịch vụ TCP cung cấp nhờ liên kết logic cặp đầu nối TCP/IP Một đầu nối TCP/IP tham gia nhiều liên kết với đầu nối TCP/IP xa khác Trước truyền liệu trạm cần phải thiết lập liên kết TCP chúng không nhu cầu truyền liệu liên kết giải phóng Các thực thể tầng sử dụng giao thức TCP thông qua hàm gọi (function calls) có hàm yêu cầu để yêu cầu, để trả lời Trong hàm có tham số dành cho việc trao đổi liệu Các bước thực để thiết lập liên kết TCP/IP: Thiết lập liên kết mở theo phương thức: chủ động (active) bị động (passive) Phương thức bị động, người sử dụng yêu cầu TCP chờ đợi yêu cầu liên kết gửi đến từ xa thông qua đầu nối TCP/IP (tại chỗ) Người sử dụng dùng hàm passive Open có khai báo cổng TCP thông số khác (mức ưu tiên, mức an toàn) Với phương thức chủ động, người sử dụng yêu cầu TCP mở liên kết với một đầu nối TCP/IP xa Liên kết xác lập có hàm Passive Open tương ứng thực đầu nối TCP/IP xa Bảng liệt kê vài cổng TCP phổ biến Số hiệu cổng Mô tả Reserved Remote job entry Echo Trang 44 Giáo trình mạng máy tính Discard 11 Systat 13 Daytime 15 Nestat 17 Quotd (quote odd day 20 ftp-data 21 ftp (control) 23 Telnet 25 SMTP 37 Time 53 Name Server 102 ISO - TSAP 103 X.400 104 X.400 Sending 111 Sun RPC 139 Net BIOS Session source 160 - 223 Reserved Khi người sử dụng gửi yêu cầu mở liên kết nhận hai thông số trả lời từ TCP Thông số Open ID TCP trả lời để gán cho liên kết cục (local connection name) cho liên kết yêu cầu Thông số sau dùng để tham chiếu tới liên kết (Trong trường hợp TCP thiết lập liên kết yêu cầu phải gửi tham số Open Failure để thông báo.) Khi TCP thiết lập liên kết yêu cầu gửi tham số Open Sucsess dùng để thông báo liên kết thiết lập thành công Thông báo dược chuyển đến hai trường hợp bị động chủ động Sau liên kết mở, việc truyền liệu liên kết thực Các bước thực truyền nhận liệu: Sau xác lập liên kết người sữ dụng gửi nhận liệu Việc gửi nhận liệu thông qua hàm Send receive Trang 45 Giáo trình mạng máy tính Hàm Send: Dữ liệu gửi xuống TCP theo khối (block) Khi nhận khối liệu, TCP lưu trữ đệm (buffer) Nếu cờ PUSH dựng toàn liệu đệm gửi, kể khối liệu đến gửi Ngược lại cờ PUSH không dựng liệu giữ lại đệm gửi có hội thích hợp (chẳng hạn chờ thêm liệu để gữi với hiệu hơn) Hàm reveive: Ở trạm đích liệu TCP lưu đệm gắn với liên kết Nếu liệu đánh dấu với cờ PUSH toàn liệu đệm (kể liệu lưu từ trước) chuyển lên cho người sữ dụng Còn liệu đến không đánh dấu với cờ PUSH TCP chờ tới thích hợp chuyển liệu với mục tiêu tăng hiệu hệ thống Nói chung việc nhận giao liệu cho người sử dụng đích TCP phụ thuộc vào việc cài đặt cụ thể Trường hợp cần chuyển gấp liệu cho người sử dụng dùng cờ URGENT đánh dấu liệu bit URG để báo cho người sử dụng cần phải sử lý khẩn cấp liệu Các bước thực đóng liên kết: Việc đóng liên kết không cần thiết thực hiên theo hai cách: dùng hàm Close dùng hàm Abort Hàm Close: yêu cầu đóng liên kết cách bình thường Có nghĩa việc truyền liệu liên kết hoàn tất Khi nhận hàm Close TCP truyền tất liệu đệm thông báo đóng liên kết Lưu ý người sử dụng gửi hàm Close phải tiếp tục nhận liệu đến liên kết TCP báo cho phía bên biết việc đóng liên kết chuyển giao hết tất liệu cho người sử dụng Hàm Abort: Người sử dụng đóng liên kết bất không chấp nhận liệu qua liên kết Do liệu bị truyền TCP báo cho TCP xa biết liên kết hủy bỏ TCP xa thông báo cho người sử dụng cũa Một số hàm khác TCP: Hàm Status: cho phép người sử dụng yêu cầu cho biết trạng thái liên kết cụ thể, TCP cung cấp thông tin cho người sử dụng Hàm Error: thông báo cho người sử dụng TCP yêu cầu dịch vụ bất hợp lệ liên quan đến liên kết có tên cho trước lỗi liên quan đến môi trường Đơn vị liệu sử dụng TCP gọi segment (đoạn liệu), có tham số với ý nghĩa sau: Trang 46 Giáo trình mạng máy tính Hình 7.5: Dạng thức segment TCP Source Por (16 bits): Số hiệu cổng TCP trạm nguồn Destination Port (16 bit): Số hiệu cổng TCP trạm đích Sequence Number (32 bit): số hiệu byte segment trừ bit SYN thiết lập Nếy bit SYN thiết lập Sequence Number số hiệu khởi đầu (ISN) byte liệu ISN+1 Acknowledgment Number (32 bit): số hiệu segment mà trạm nguồn chờ để nhận Ngầm ý báo nhận tốt (các) segment mà trạm đích gửi cho trạm nguồn Data offset (4 bit): số lượng bội 32 bit (32 bit words) TCP header (tham số vị trí bắt đầu nguồn liệu) Reserved (6 bit): dành để dùng tương lai Control bit (các bit điều khiển): URG: Vùng trỏ khẩn (Ucgent Poiter) có hiệu lực ACK: Vùng báo nhận (ACK number) có hiệu lực PSH: Chức PUSH RST: Khởi động lại (reset) liên kết SYN: Đồng hóa số hiệu (sequence number) FIN: Không liệu từ trạm nguồn Window (16 bit): cấp phát credit để kiểm soát nguồn liệu (cơ chế cửa sổ) Đây số lượng byte liệu, byte vùng ACK number, mà trạm nguồn sẵn sàng để nhận Checksum (16 bit): mã kiểm soát lỗi cho toàn segment (header + data) Trang 47 Giáo trình mạng máy tính Urgemt Poiter (16 bit): trỏ trỏ tới số hiệu byte theo sau liệu khẩn Vùng có hiệu lực bit URG thiết lập Options (độ dài thay đổi): khai báo option TCP, có độ dài tối đa vùng TCP data segment Paddinh (độ dài thay đổi): phần chèn thêm vào header để đảm bảo phần header kết thúc mốc 32 bit Phần thêm gồm toàn số TCP data (độ dài thay đổi): chứa liệu tầng trên, có độ dài tối đa ngầm định 536 byte Giá trị điều chỉnh cách khai báo vùng options III Giao thức UDP (User Datagram Protocol) UDP (User Datagram Protocol) giao thức theo phương thức không liên kết sử dụng thay cho TCP IP theo yêu cầu ứng dụng Khác với TCP, UDP chức thiết lập kết thúc liên kết Tương tự IP, không cung cấp chế báo nhận (acknowledgment), không xếp gói tin (datagram) đến dẫn đến tình trạng trùng liệu mà chế thông báo lỗi cho người gửi Qua ta thấy UDP cung cấp dịch vụ vận chuyển không tin cậy TCP Khuôn dạng UDP datagram mô tả với vùng tham số đơn giản nhiều so với TCP segment Hình 7.7: Dạng thức gói tin UDP UDP cung cấp chế gán quản lý số hiệu cổng (port number) để định danh cho ứng dụng chạy trạm mạng Do chức phức tạp nên UDP thường có xu hoạt động nhanh so với TCP Nó thường dùng cho ứng không đòi hỏi độ tin cậy cao giao vận Trang 48 Giáo trình mạng máy tính Hình 7.8: Mô hình quan hệ họ giao thức TCP/IP Trang 49 Giáo trình mạng máy tính Chương Thực hành I Bấm đầu cáp loại cáp xoắn UTP Chiều dài tối đa quy định Network Architecture cho loại cáp chiều dài không phụ thuộc vào kiểu dây hay cách bấm dây Đối với UTP chiều dài tối đa 100m tối thiểu 0.5m tính từ HUB to PC, PC to PC 2.5m Cách bấm dây mạng có nhiều cách tùy vào mục đích sử dụng Chọn cách bấm phụ thuộc loại dây cáp Chẳng hạn loại cáp UTP cat cat 5e cho tốc độ truyền tải khác có cách bấm khác Có cách bấm dây chuẩn cho loại cáp UTP gọi T568A T568B Có kiểu: straight-through cross-cable hay gọi crossover Straight: dùng để nối PC -> HUB/SWITCH hay thiết bị mạng khác có hổ trợ Đối với kiểu straight đầu dây bạn xếp thứ tự dây đầu dây lại phải y Crossover: dùng để nối trực tiếp PC->PC, HUB->HUB hay thiết bị mạng layer với Kiểu phải bấm đảo đầu dây tức cặp TX (cặp truyền) đầu trở thành RX (nhận) đầu cách đổi vị trí cặp xoắn Dễ hiểu trộn T-568A T-568B = CrossOver Trang 50 Giáo trình mạng máy tính Cách bấm cho mạng Lan PC -> HUB/SWITCH 1) Dùng dao cắt bỏ lớp vỏ nhựa bọc đoạn khoảng 1,5cm đầu dây (nên nhẹ tay dễ cắt đứt vỏ nhựa sợi dây) 2) Sắp xếp sợi dây theo thứ tự từ trái qua phải theo sơ đồ sau: Pin ID Dây Cam-trắng Cam Xanh cây-trắng Xanh biển Xanh biển-trắng Xanh Nâu-trắng Nâu Lưu ý: Hầu hết đôi xoắn cáp UTP bán thị trường theo mầu qui ước (cam + cam-trắng, nâu + nâu-trắng ) , nhiên có loại cáp mà dây thứ hai đôi xoắn có mầu trắng dễ nhầm lẫn Bạn cần tách theo đôi xoắn để xếp cho 3) Dùng lưỡi cắt kìm bấm để cắt đầu dây (để lại độ dài khoảng 1,2cm) 4) Lật ngửa đầu nhựa RJ-45 (phía lưng có cho quay xuống phía dưới) 5) Giữ nguyên xếp dây đẩy đầu dây vào đầu RJ-45 (mỗi sợi dây nằm gọn rãnh) cho dầu sợi dây nằm sát vào đỉnh rãnh Trang 51 Giáo trình mạng máy tính 6) Kiểm tra lại lần thứ tự sợi dây cho vào kìm bấm thật chặt Với đầu dây lại bạn làm tương tự Sau làm xong hai đầu sợi dây sẵn sàng để sử dụng Không có khác biệt công hai đầu dây Bạn nên đánh dấu cặp đầu dây để dễ dàng việc kiểm tra sửa lỗi II Kiểm tra cáp, vệ sinh đầu cáp quang Kiểm tra cáp a Cáp UTP Dùng loại máy đo cáp để đo kiểm tra b Cáp quang Khoảng cách 100m dùng đèn chiếu để kiểm tra Khoảng cách 100m phải có máy đo chuyên dụng Vệ sinh đầu cáp quang a Giới thiệu chuẩn đầu nối Trên thực tế có số chuẩn đầu nối mà nhà viễn thông thường dùng như: SC, ST, FC, LC…, điểm tiếp xúc PC, UPC, APC SC (subscriber connector), ST (straight tip), FC (fiber connector) kiểu đầu nối quang có dạng hình vuông, hình tròn Bên đầu nối ferrule, giúp bảo vệ giữ thẳng sợi cáp quang Ferrule làm thủy tinh, kim loại, plastic gốm (ceramic) - chất liệu gốm tốt Trang 52 Giáo trình mạng máy tính Đỉnh ferrule làm nhẵn (polish) với ba dạng điểm tiếp xúc PC (Physical Contact), UPC (Ultra Physical Contact) APC (Angled Physical Contact), giúp đảm bảo chỗ ghép nối có ánh sáng bị bị phản xạ b Cách vệ sinh chuẩn đầu nối Các bước vệ sinh sau: Bước Tháo rời đầu nối quang khỏi thiết bị đầu cuối ( cách tháo tháo nhẹ nhàng tay không đụng vào đầu nối quang bên cạnh, tránh ảnh hưởng tới hoạt động sợi quang khác) • Chú ý: tháo rời đầu quang không nhìn mắt thường vào đầu nối quang tránh ánh sáng Laser bắn vào mắt làm hỏng mắt Bước thứ Tiến hành chùi đỉnh Ferrule (gọi tắt đỉnh đầu quang) Cách 1: Dùng thiết bị lau chuyên dùng, để đứng đầu quang theo chiều vuông góc với mặt thiết bị lau chuyên dùng lau đến lần Cách 2: Dùng giấy loại mềm tốt (giấy thấm nước không bị mục giấy bị lên bụi) đổ cồn 90 vào giấy cần lau, cầm đầu quang thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng giấy cho đỉnh đầu quang tiếp xúc với giấy lau, kéo nhẹ đầu quang xa khoảng 2cm dừng lại (chú ý không kéo lần thứ vào chỗ vừa kéo), tiếp tục kéo lần thứ xa chỗ kéo cũ chút làm lại thao tác lúc đầu Làm khoảng lần dừng lại Bước Lắp đầu quang lại thiết bị đầu cuối Chú ý: Lắp lại vị trí lúc tháo (tránh tình trạng lộn đầu quang) đầu quang có khe, rãnh, phải lắp theo chiều đầu Ferrule tiếp xúc với thiết bị đầu cuối đầu nối FC phải vặn ren cho chặt ‫ﻺ**************************ﻤﻼ‬ Trang 53 [...]... phương tiện để truyền các gói tin qua mạng, thậm chí qua một mạng của mạng (network of network) Bởi vậy nó cần phải đáp ứng với nhiều kiểu mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying) Tầng mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạng Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một... Tròn Hình sao Tốt cho trường hợp mạng nhỏ và mạng có giao thông thấp và lưu lượng dữ liệu thấp Tốt cho trường hợp mạng có số trạm ít hoạt động với tốc độ cao,không cách nhau xa lắm hoặc mạng có lưu lượng dữ liệu phân bố không đều hiện nay mạng sao là cách tốt nhất cho trường hợp phải tích hợp dữ liệu và tín hiệu tiếng.Các mạng điện thoại công cộng có Trang 21 Giáo trình mạng máy tính cấu trúc này Độ phức... nên nó chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) nhưng không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau (như một mạng Ethernet và một mạng Token ring) Thêm nữa Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng Khi lưa chọn sử dụng Repeater... tủ mạng Đường backbone dài trong tủ mạng hoặc các tòa nhà Hình 5.3: Tính năng kỹ thuật của một số loại cáp mạng Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác (ví dụ như cáp xoắn đôi) do ít bị ảnh hưởng của môi trường Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể Trang 26 Giáo trình mạng máy tính có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét, cáp đồng trục được sử dụng nhiều trong các mạng. .. khác nhau Tiêu chuẩn quốc tế dùng cho các hệ thống mạng hiện nay là EIA/TIA 568B Trang 27 Giáo trình mạng máy tính Tiết kiệm và "linh hoạt" (flexible): hệ thống cáp phải được thiết kế sao cho kinh tế nhất, dễ dàng trong việc di chuyển các trạm làm việc và có khả năng mở rộng sau này Trang 28 Giáo trình mạng máy tính Chương 4 Các thiết bị liên kết mạng I Repeater (Bộ tiếp sức) Repeater là loại thiết... dành cho mình không nếu đúng thì nhận còn nếu không thì bỏ qua Trang 19 Giáo trình mạng máy tính Hình 5.1: Các phương thức liên kết mạng Tuỳ theo cấu trúc của mỗi mạng chúng sẽ thuộc vào một trong hai phương thức nối mạng và mỗi phương thức nối mạng sẽ có những yêu cầu khác nhau về phần cứng và phần mềm II Những cấu trúc chính của mạng cục bộ 1 Dạng đường thẳng (Bus) Trong dạng đường thẳng các máy tính... dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua Ví dụ : Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token ring Khi đó Cầu nối thực hiện như một nút token ring trên mạng Token ring và một nút Enthernet trên mạng Ethernet Cầu nối có thể chuyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Enthernet... Khi xử lý một gói tin Router phải tìm được đường đi của gói tin qua mạng Để làm được điều đó Router phải tìm được đường đi tốt nhất trong mạng dựa trên các thông tin nó có về mạng, thông thường trên mỗi Router có một bảng chỉ đường (Router table) Dựa Trang 34 Giáo trình mạng máy tính trên dữ liệu về Router gần đó và các mạng trong liên mạng, Router tính được bảng chỉ đường (Router table) tối ưu dựa trên.. .Giáo trình mạng máy tính Hình 3.5: Mô hình 7 tầng OSI Tầng mạng (Network layer): tầng mạng có nhiệm vụ xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói tin này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer): tầng liên kết dữ liệu có nhiệm vụ xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng, các dạng thức... chọn đường tối ưu dựa trên các thông tin đã có về mạng tại thời điểm đó thông qua những tiêu chuẩn tối ưu nhất định Cập nhật các thông tin về mạng, tức là thông tin dùng cho việc chọn đường, trên mạng luôn có sự thay đổi thường xuyên nên việc cập nhật là việc cần thiết Hình 4 3: Mô hình chuyển vận các gói tin trong mạng chuyển mạch gói Trang 14 Giáo trình mạng máy tính Người ta có hai phương thức đáp ứng ... trúc địa IP sau: Mạng lớp A: địa mạng (netid) Byte địa host (hostid) byte Mạng lớp B: địa mạng (netid) Byte địa host (hostid) byte Trang 38 Giáo trình mạng máy tính Mạng lớp C: địa mạng (netid) Byte... qua mạng Để làm điều Router phải tìm đường tốt mạng dựa thông tin có mạng, thông thường Router có bảng đường (Router table) Dựa Trang 34 Giáo trình mạng máy tính liệu Router gần mạng liên mạng, ... nhận không bỏ qua Trang 19 Giáo trình mạng máy tính Hình 5.1: Các phương thức liên kết mạng Tuỳ theo cấu trúc mạng chúng thuộc vào hai phương thức nối mạng phương thức nối mạng có yêu cầu khác phần